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關(guān)于這個(gè)問(wèn)題,有標(biāo)準(zhǔn)和種類之分,答案并不是十分固定的 通常,我們會(huì)將光學(xué)顯微鏡業(yè)務(wù)依照不同的用戶群(其實(shí)就是不同的應(yīng)用領(lǐng)域)分成生命科學(xué)和工業(yè)技術(shù)兩大類;由于交叉學(xué)科越來(lái)越多,難免應(yīng)用領(lǐng)域會(huì)有一定程度的重疊,但重疊比例小,產(chǎn)生問(wèn)題,也都內(nèi)部消化解決。 討論之前,有幾個(gè)前提: (1)討論主要針對(duì)普通、常規(guī)光學(xué)顯微鏡來(lái)進(jìn)行討論 (2)部分特殊類型的顯微鏡后面會(huì)有一定程度地涉及 (3)光學(xué)顯微鏡,尤其是應(yīng)用于生命科學(xué)領(lǐng)域的顯微鏡,很多時(shí)候是在扮演平臺(tái)的角色,所以,會(huì)有各種亂入,請(qǐng)大家慎重 (4)復(fù)雜的光路問(wèn)題,不做深入涉及,能所不能及 PART ONE: 1、雙光路設(shè)計(jì) 以生命科學(xué)領(lǐng)域來(lái)說(shuō),絕大部分的光學(xué)顯微鏡都是單光路設(shè)計(jì)的顯微鏡;有一類顯微鏡,稱之為,體式顯微鏡(Stereo Microscopes / Macroscopes),或?qū)嶓w顯微鏡,或解剖鏡,是雙光路設(shè)計(jì),即模仿人眼光路,對(duì)標(biāo)本獲取具有立體感的正像的顯微鏡。光路可見(jiàn)下圖:
那體式顯微鏡,會(huì)為了不同的實(shí)驗(yàn)要求有不同樣的配置,而且不同配置主要集中在光源的類型,和是否能觀察熒光,當(dāng)然,還有是否需要加裝成像系統(tǒng)等。但與其他光學(xué)顯微鏡的區(qū)別在于,雙光路設(shè)計(jì); 2、單光路設(shè)計(jì) 除上述的體式顯微鏡以外,其他的光學(xué)顯微鏡,無(wú)論簡(jiǎn)單還是復(fù)雜,都可以被籠統(tǒng)地被劃歸到單光路顯微鏡這一大類,很大的類,的類,里面來(lái)~~~ 那在這個(gè)類別里面,我們?cè)賮?lái)細(xì)說(shuō): 2.1 正置顯微鏡 先上圖,先一張L記家的正置顯微鏡DM2500.局部大圖用O記的BX63:
其實(shí),對(duì)于正置顯微鏡的判別很簡(jiǎn)單,你就看物鏡和載物臺(tái)的位置關(guān)系就可以了: ——如果物鏡在載物臺(tái)上方的,就是正置顯微鏡; ——如果物鏡在載物臺(tái)下方的,就是倒置顯微鏡(倒置顯微鏡后面會(huì)專門(mén)說(shuō),莫急莫催); 那有人問(wèn),L記家的那個(gè)上面觀察的地方,不也是兩個(gè)黑槍口嘛,是不是就是之前說(shuō)到的雙光路設(shè)計(jì)? 非也,非也! 需要強(qiáng)調(diào)的是: (1)在體式顯微鏡中,人家的雙光路是從一開(kāi)始的光源那里,就是獨(dú)立的雙光路,每個(gè)光路帶著不盡相同的信息量的,看到的圖像也是立體的; (2)在正置顯微鏡中,光路從一開(kāi)始的光源那里,就只是單光路;只是為了照顧要用兩個(gè)眼睛觀察的人類,才在光路快要結(jié)束的地方,用棱鏡把一個(gè)光路拆成了兩個(gè)光路,每個(gè)光路帶的信息量,是相同的,看到的圖像也只是平面的; 那么對(duì)于應(yīng)用來(lái)說(shuō),正置顯微鏡受限于物鏡到載物臺(tái)之間的距離,主要用來(lái)觀察病理切片等薄的樣品標(biāo)本;再次強(qiáng)調(diào),特殊的應(yīng)用,我們這里暫時(shí)不提; 2.2 倒置顯微鏡 還是先上圖,以N記TS100為例:
還記得超級(jí)簡(jiǎn)單的分辨標(biāo)準(zhǔn)嗎?看物鏡和載物臺(tái)的相對(duì)位置——物鏡在載物臺(tái)下方的,為倒置顯微鏡;至于是單光路顯微鏡,還是雙光路顯微鏡,請(qǐng)參考上面正置顯微鏡部分; 對(duì)于倒置光學(xué)顯微鏡來(lái)說(shuō),雖然物鏡到載物臺(tái)的距離已經(jīng)不會(huì)很遠(yuǎn),但是,你要知道,物鏡在載物臺(tái)下面啊,親!載物臺(tái)上方的空間好大的呀!你不僅可以放切片,放培養(yǎng)皿,而且可以放培養(yǎng)瓶,多孔板,甚至你可以考慮把活體小動(dòng)物固定在上面(生動(dòng)畫(huà)面請(qǐng)自行腦補(bǔ)) 至此,對(duì)于光學(xué)顯微鏡的最基本的分類就差不多了,但是,還有一些小問(wèn)題需要在這里做補(bǔ)充: (1)上面所有提到的光學(xué)顯微鏡,所使用的光源,都是面場(chǎng)光源,比如鹵素?zé)簟⒐療?、汞氙燈、LED等,等等等等; (2)為了實(shí)驗(yàn)應(yīng)用,聰明的人類啊,搞出來(lái)了很多種觀察方式,一般歸類七種,明場(chǎng)(Bright Field),暗場(chǎng)(Dark Field),相差(Phase Contrast),相襯(Relife Contrast),微分干涉(Differential Interference Contrast),偏光觀察(Polarising Observation)和熒光觀察(FL)——每種觀察方式的成像原理和光路結(jié)構(gòu)是不同的; 雖然有人愿意按照觀察方式對(duì)顯微鏡進(jìn)行分類,但是,個(gè)人覺(jué)得沒(méi)意義:因?yàn)橐慌_(tái)顯微鏡又不是只能實(shí)現(xiàn)一種觀察方式,能看BF的,說(shuō)不定也能看PH,還能看FL, 你說(shuō)算哪個(gè)? (3)至于有提及按照單目、雙目、三目來(lái)分,可以這樣分類,但是會(huì)有很大的局限性:首先,單目光學(xué)顯微鏡已經(jīng)很少見(jiàn)了,超級(jí)普遍都是雙目顯微鏡標(biāo)配;其次,那所謂的三目,就看用戶是否需要外接成像系統(tǒng)進(jìn)行顯微圖像的數(shù)碼采集,如果需要,就是三目;可見(jiàn)下圖,還是以O(shè)記為例:
BUT,對(duì)于PART TWO中提到的一些顯微鏡,你就沒(méi)有辦法按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類了,因?yàn)?,那些系統(tǒng)對(duì)于顯微圖像的數(shù)碼采集的設(shè)備是標(biāo)配,是默認(rèn)的,是在機(jī)器系統(tǒng)里的; ——————————————————————————————————————————— PART TWO 在上一部分最后,有強(qiáng)調(diào)了一下使用面場(chǎng)光源的顯微鏡,其實(shí)也就是,會(huì)有顯微鏡使用的不是面場(chǎng)光源,比如點(diǎn)光源。我嘗試著說(shuō)一說(shuō)。 1、激光掃描共聚焦 先上圖(Z記的LSM):
這里舉例的是激光掃描共聚焦(Laser Scanning Confocal Microscopy);光源是激光(點(diǎn)光源),成像是靠點(diǎn)構(gòu)成線,線構(gòu)成面這樣掃出來(lái)的,共聚焦嘛,就涉及到光路結(jié)構(gòu)了,大家可以參考下圖,自行理解;但是,從上圖中,大家可以看出,激光掃描共聚焦要是參考PART ONE的分類來(lái)看,就比較不那么容易了——可以在正置顯微鏡上做,也可以在倒置顯微鏡上做;
2、雙光子 我就直接“借用”百科的解釋(雙光子顯微鏡_百科):雙光子熒光顯微鏡是結(jié)合了激光掃描共聚焦顯微鏡和雙光子激發(fā)技術(shù)的一種新技術(shù)。雙光子激發(fā)的基本原理是:在高光子密度的情況下,熒光分子可以同時(shí)吸收 2 個(gè)長(zhǎng)波長(zhǎng)的光子,在經(jīng)過(guò)一個(gè)很短的所謂激發(fā)態(tài)壽命的時(shí)間后,發(fā)射出一個(gè)波長(zhǎng)較短的光子;其效果和使用一個(gè)波長(zhǎng)為長(zhǎng)波長(zhǎng)一半的光子去激發(fā)熒光分子是相同的。雙光子激發(fā)需要很高的光子密度,為了不損傷細(xì)胞,雙光子顯微鏡[1]使用高能量鎖模脈沖激光器。這種激光器發(fā)出的激光具有很高的峰值能量和很低的平均能量,其脈沖寬度只有 100 飛秒,而其周期可以達(dá)到 80 至 100 兆赫。在使用高數(shù)值孔徑的物鏡將脈沖激光的光子聚焦時(shí),物鏡的焦點(diǎn)處的光子密度是的,雙光子激發(fā)只發(fā)生在物鏡的焦點(diǎn)上,所以雙光子顯微鏡不需要共聚焦針孔,提高了熒光檢測(cè)效率。 大家直接看圖吧,O記的FV1200MPE:
一樣,你可以把這個(gè)成像技術(shù)在正置上實(shí)現(xiàn),在倒置上實(shí)現(xiàn); 3、應(yīng)用 無(wú)論是激光掃描共聚焦還是雙光子,主要還是要看標(biāo)本的熒光信號(hào),從差別上說(shuō): (1)在一定深度范圍內(nèi),激光掃描共聚焦可以剝離掉非焦平面的熒光信號(hào),在上保證你所采集到的都是在焦面層面的清晰信號(hào),獲取高質(zhì)量的熒光圖像;
(2)在更深層面的范圍內(nèi),雙光子更進(jìn)一步的排除掉各方面的干擾,更進(jìn)一步地幫助你獲取深層次的熒光信號(hào)圖像;若要將激光掃描共聚焦和雙光子做對(duì)比,可以參考下圖(其中,紅色是激光掃描共聚焦采集到的信號(hào),最深也就110微米;綠色的是雙光子采集到的信號(hào),最深300微米;Z軸表明深度;)
那有人會(huì)問(wèn),雙光子最深可以到多少?借助一定的輔助手段(樣品處理啦,物鏡選擇啦,等等等等),雙光子可實(shí)現(xiàn)最深8mm的成像,上圖只是4mm的深度,僅供參考; (責(zé)任編輯:安尼儀器) |